CN115298868A - 极板和硬币形二次电池 - Google Patents

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CN115298868A CN202180021797.1A CN202180021797A CN115298868A CN 115298868 A CN115298868 A CN 115298868A CN 202180021797 A CN202180021797 A CN 202180021797A CN 115298868 A CN115298868 A CN 115298868A
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绵寿惠
熊谷淳
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Abstract

本公开的正极板包含正极集电体和配置于正极集电体上的活性物质层。正极集电体包含连成一列的多个重复单元，在多个重复单元上分别配置有活性物质层。正极集电体的外缘中的邻接的两个重复单元的边界部的外缘具有朝向边界部的内侧凸出的形状，并且由平滑的线构成。多个重复单元分别为大致圆形或大致多边形。

Description

极板和硬币形二次电池
技术领域
本公开涉及极板和硬币形二次电池。
背景技术
以往，扁平形的二次电池用于各种电子设备的电源等。作为扁平形的二次电池的例子，包含使用了卷绕式的电极组的电池以及使用了折弯成锯齿状的电极组的电池。卷绕式的电极组通过用正极板和负极板夹着分隔件并将它们卷绕而形成。例如在专利文献1中公开了使用了折弯成锯齿状的电极组的电池。
在专利文献1中公开了通过将正极板和负极板配置为正极板延伸的方向和负极板延伸的方向错开90°并将它们折叠来形成电极组的例子(参照专利文献1的图2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-76329号公报
发明内容
在电池领域中，提高成品率是重要的。本公开的目的之一在于，提供能够成品率良好地制造电池的极板以及能够成品率良好地制造的硬币形二次电池。
本公开的一个方面涉及极板。该极板包含集电体和配置于所述集电体上的活性物质层，所述集电体包含连成一列的多个重复单元，在所述多个重复单元上分别配置有所述活性物质层，所述集电体的外缘中的邻接的两个所述重复单元的边界部的外缘具有朝向所述边界部的内侧凸出的形状，并且由平滑的线构成，所述多个重复单元分别为大致圆形或大致多边形。
本公开的另一方面涉及硬币形二次电池。该硬币形二次电池包含硬币形的壳体以及配置于所述壳体内的正极板和负极板，其中，所述正极板包含正极集电体和配置于所述正极集电体上的正极活性物质层，所述负极板包含负极集电体和配置于所述负极集电体上的负极活性物质层，所述正极集电体包含连成一列的多个重复单元A，所述负极集电体包含连成一列的多个重复单元B，在所述多个重复单元A上分别配置有所述正极活性物质层，在所述多个重复单元B上分别配置有所述负极活性物质层，所述正极板和所述负极板被配置为所述正极活性物质层与所述负极活性物质层相对，所述正极集电体将邻接的两个所述重复单元A的边界部X作为折弯部而折弯，所述负极集电体将邻接的两个所述重复单元B的边界部Y作为折弯部而折弯，在将所述正极集电体平坦地展开时，所述正极集电体的外缘中的所述边界部X的外缘具有朝向所述边界部X的内侧凸出的形状，并且由平滑的线构成，在将所述负极集电体平坦地展开时，所述负极集电体的外缘中的所述边界部Y的外缘具有朝向所述边界部Y的内侧凸出的形状，并且由平滑的线构成，所述多个重复单元A和所述多个重复单元B分别为大致圆形或大致多边形。
根据本公开，能够得到能够成品率良好地制造电池的极板以及能够成品率良好地制造的硬币形二次电池。
附图说明
图1是示意性地表示本公开的硬币形二次电池的一例的剖视图。
图2是示意性地表示图1所示的硬币形二次电池的电极组的剖视图。
图3A是示意性地表示图1所示的硬币形二次电池的正极板的一例的平面图。
图3B是示意性地表示图3A的线IIIB-IIIB的截面的图。
图3C是图3A所示的正极集电体的局部放大图。
图4A是示意性地表示图1所示的硬币形二次电池的负极板的一例的平面图。
图4B是示意性地表示图4A的线IVB-IVB的截面的图。
图4C是图4A所示的负极集电体的局部放大图。
具体实施方式
以下，对本公开的实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，对本公开的实施方式通过举例进行说明，但本公开并不限定于以下说明的例子。在以下的说明中，有时例示出具体的数值、材料，但只要能够得到本公开的效果，也可以适用其他的数值、材料。
(极板)
本公开的极板是硬币形的二次电池所使用的极板，是正极板和/或负极板。该极板包含集电体和配置于集电体上的活性物质层。集电体包含连成一列的多个重复单元。在多个重复单元上分别配置有活性物质层。多个重复单元分别是大致圆形或大致多边形。在电池内，集电体将邻接的两个重复单元的边界部作为折弯部而折弯。即，极板将该边界部作为折弯部而折弯。
在极板为正极板的情况下，能够将集电体、重复单元、边界部以及活性物质层分别替换为正极集电体、重复单元A、边界部X以及正极活性物质层来称呼。在极板为负极板的情况下，能够将集电体、重复单元、边界部以及活性物质层分别替换为负极集电体、重复单元B、边界部Y以及负极活性物质层来称呼。
本公开的极板能够用于后述的硬币形的二次电池。后述的硬币形的二次电池的正极板和/或负极板是本公开的极板的一例。因此，能够将后述的硬币形的二次电池的正极板和/或负极板的结构应用为本公开的极板的结构。集电体和活性物质层没有特别限定，根据使用极板的二次电池的种类以及极板的种类(正极板、负极板)进行选择即可。集电体和活性物质层的材料也可以使用公知的集电体和活性物质的材料。关于集电体和活性物质层的例子在后面叙述。
以下有时将集电体的外缘中的邻接的两个重复单元的边界部的外缘称为“外缘(P)”。外缘(P)可以具有以下的(1)的特征。
(1)外缘(P)具有朝向边界部的内侧(在另一观点中为边界部的中央)凸出的形状。
外缘(P)具有以下特征(2)～(6)中的至少一个特征。除了上述特征(1)之外，外缘(P)还可以具有特征(2)～(6)中的至少一个特征。除了上述特征(1)之外，外缘(P)还可以具有特征(2)～(6)中的任一个特征。例如，外缘(P)也可以具有上述(1)的特征和以下的(2)的特征。
(2)外缘(P)由平滑的线构成。
(3)在外缘(P)没有角。
(4)外缘(P)被倒圆。
(5)在外缘(P)，外缘(P)的切矢量不是不连续的。例如，可以是外缘(P)的切矢量连续地变化。
(6)外缘(P)具有将由两条直线构成的角部倒圆的形状。
在此，两条直线是将两个多边形结合为共有两个顶点时的该两个多边形的两条边。该两条边是以共有的一个顶点为端点的未共有的两条边。关于这些内容，在后述的实施方式1中进行具体说明。
在制作电极组时，本公开的极板的重复单元的边界部被折弯。因此，在制作电极组时，对边界部施加力(张力等)。在边界部的外缘(P)存在角部的情况下，力集中于角部，集电体容易断裂。包含具有上述特征的外缘(P)的集电体在边界部不存在力特别容易集中的部分，因此在制作电极组时也不易产生断裂等。因此，能够成品率良好地制造电极组和二次电池。进而，通过使用本公开的极板，能够得到可靠性较高的二次电池。
多个重复单元分别为大致圆形或大致多边形。大致圆形的形状的一例是由以朝向外侧凸出的方式线对称并且点对称地配置的两条相同的圆弧状的曲线和连接该两条曲线的两条直线形成的形状。这种形状的一例是以距圆(或椭圆)的中心的距离相等的两条平行线切割圆(或椭圆)而得到的形状。另外，在椭圆的情况下，两条平行线与椭圆的长轴或短轴平行。
大致多边形形状的一例包含多边形部(多边形的部分)和填充该多边形部与上述外缘(P)之间的区域的部分。以下，有时将填充多边形与上述外缘(P)之间的区域的部分称为“倒圆部”。构成多边形部的边的数量可以在6～12的范围内。例如，多边形部可以是六边形(例如正六边形)、八边形(例如正八边形)、十边形(例如正十边形)。即，重复单元也可以是大致八边形、大致十边形。
大致圆形和大致多边形的形状的例子包括包含上述形状和要成为折弯部的部分的形状。例如，大致多边形的形状的例子包括包含多边形和要成为折弯部的部分的形状。
在一个观点下，重复单元的形状也可以是以下形状。即，在将配置极板的硬币形的壳体的最内径设为F时，考虑直径为F的第1圆以及与第1圆为同心圆且直径为0.4F的第2圆。此时，重复单元的形状可以是重复单元的外缘全部进入第1圆与第2圆之间的区域(具体而言，第1圆的圆周与第2圆的圆周之间的区域)的形状。在这种情况的一个例子中，第2圆的直径也可以是0.5F。壳体的最内径F没有特别限定。最内径F可以处于6mm～9mm的范围(例如7mm～9mm)。
此外，正极板的重复单元A的形状和负极板的重复单元B的形状可以相同，也可以不同。在重复单元A的形状与重复单元B的形状不同的情况下，可以是重复单元A的外缘以及重复单元B的外缘均进入上述第1圆与第2圆之间的区域的形状。
重复单元A的面积可以大于重复单元B的面积。或者，重复单元A的面积也可以小于重复单元B的面积。例如，重复单元B的宽度WB(参照图4C)可以大于重复单元A的宽度WA(参照图3C)，也可以小于重复单元A的宽度WA。另外，重复单元B的长度LB(参照图4C)可以比重复单元A的长度LA(参照图3C)长，也可以比重复单元A的长度LA短。在一个例子中，重复单元B的面积大于重复单元A的面积。
包含多个重复单元的集电体能够由一个金属片构成。配置于多个重复单元上的活性物质层可以相连，也可以不相连。例如，可以是在集电体的折弯部的部分未形成活性物质层。
一个集电体所含的重复单元的数量没有特别限定，可以在2～30的范围内，也可以为3以上(例如3～30的范围、3～15的范围)。
也可以是，在多个重复单元中的存在于一端的重复单元连接用于将集电体与电极端子电连接的部分(连接部)。多个重复单元和连接部能够由一个金属片构成。
多个重复单元可以具有将多个多边形以邻接的两个多边形共有两个顶点的方式连成一列并且将该两个顶点处的外缘的角部倒圆的形状。
(硬币形二次电池)
本公开的硬币形二次电池包含硬币形的壳体以及配置于壳体内的正极板和负极板。正极板包含正极集电体和配置于正极集电体上的正极活性物质层。负极板包含负极集电体和配置于负极集电体上的负极活性物质层。正极集电体包含连成一列的多个重复单元(以下有时称为“重复单元A”)。负极集电体包含连成一列的多个重复单元(以下有时称为“重复单元B”)。在多个重复单元A上分别配置有正极活性物质层。在多个重复单元B上分别配置有负极活性物质层。正极板和负极板被配置为正极活性物质层与负极活性物质层相对。
此外，本公开的硬币形二次电池也包含具有被称为纽扣形的形状的二次电池。即，硬币形的壳体也包含被称为纽扣形的电池所使用的壳体。
正极集电体将邻接的两个重复单元A的边界部(以下有时称为“边界部X”)作为折弯部而折弯。负极集电体将邻接的两个重复单元B的边界部(以下有时称为“边界部Y”)作为折弯部而折弯。
正极板和负极板是通过将上述本公开的极板在边界部折弯而形成的极板。因此，有时省略重复的说明。
在将集电体(正极集电体、负极集电体)平坦地展开时，集电体的外缘中的邻接的两个重复单元(重复单元A、重复单元B)的边界部(边界部X、边界部Y)的外缘(P)具有上述的形状。另外，如上所述，重复单元(重复单元A、重复单元B)分别为大致圆形或大致多边形。
也可以是，在将正极板平坦地展开时，正极板的外缘中的边界部X的外缘具有朝向边界部X的内侧凸出的形状，并且由平滑的线构成。也可以是，在将负极板平坦地展开时，负极板的外缘中的边界部Y的外缘具有朝向边界部Y的内侧凸出的形状，并且由平滑的线构成。
在将正极集电体平坦地展开时，多个重复单元A可以具有将多个第1多边形以邻接的两个第1多边形共有两个顶点的方式连成一列并且将该两个顶点处的外缘的角部倒圆的形状。在将负极集电体平坦地展开时，多个重复单元B可以具有将多个第2多边形以邻接的两个第2多边形共有两个顶点的方式连成一列并且将该两个顶点处的外缘的角部倒圆的形状。第1多边形的边数与所述第2多边形的边数也可以相同。第1多边形和第2多边形可以是具有实质上相同的形状的多边形(例如，全等多边形)。
边界部X的外缘(外缘(P))和边界Y的外缘(外缘(P))可以分别被以曲率半径R的曲线(例如圆弧)倒圆。例如，外缘(P)的上述角部可以被以曲率半径R的曲线(例如圆弧)倒圆。此外，将外缘倒圆的曲线的曲率半径可以不恒定。
曲率半径R可以是0.1mm以上，也可以是0.3mm以上，也可以是1mm以上。曲率半径R可以是2.5mm以下，也可以是2mm以下。曲率半径R也可以处于0.1mm～2.5mm的范围(例如0.3mm～2.0mm的范围)。通过以曲率半径R为0.3mm以上的曲线将外缘(P)倒圆，能够显著减少制作电极组时的集电体的损伤。通过以曲率半径R为2.0mm以下的曲线将外缘(P)倒圆，在制作电极组时容易将电极板折弯。
考虑到如下情况：将一边的长度为S(mm)的多个多边形以邻接的两个多边形共有两个顶点的方式连成一列并且以曲率半径R(mm)的曲线对该两个顶点处的外缘的角部进行倒圆(参照图3C)。在该情况下，长度S和曲率半径R可以满足0.04S≤R≤S的式子，也可以满足0.12S≤R≤0.8S。
本公开的二次电池也可以包含配置于正极板和负极板之间的分隔件。另外，本公开的二次电池也可以还包含配置于正极板与负极板之间的分隔件和配置于壳体内的非水电解质。即，本公开的二次电池可以是非水电解质二次电池。
正极板和负极板可以分别折弯成锯齿状或分别卷绕。在这些情况下，可以在正极板与负极板之间配置有分隔件。
分隔件的至少一部分可以固定于负极活性物质层，也可以固定于正极活性物质层。通过将分隔件固定于活性物质层，电池的制造变得容易。分隔件的固定方法没有特别限定，可以使用公知的技术。例如，可以利用热压等将分隔件固定于活性物质层。或者，也可以使用在表面具有粘接层的分隔件。粘接层能够使用例如包含聚偏氟乙烯等树脂的层。
在正极板和负极板分别折弯成锯齿状的情况下，正极活性物质层可以仅配置于正极集电体的单面和/或负极活性物质层可以仅配置于所述负极集电体的单面。
本公开的二次电池可以包含至少一个正极板和至少一个负极板，使得正极板的数量和负极板的数量之和为2或3。以下，对涉及正极板和负极板的数量以及活性物质层的配置的3个例子(第1～第3配置例)进行说明。
在第1配置例中，正极板的数量和负极板的数量分别是一个。这种情况下，仅在正极集电体的单面配置有正极活性物质层并且仅在负极集电体的单面配置有负极活性物质层。在第2配置例中，正极板的数量为两个，负极板的数量为一个。这种情况下，仅在正极集电体的单面配置有正极活性物质层，并且在负极集电体的两面配置有负极活性物质层。在第2配置例中，将正极板和负极板配置为用两个正极板夹着一个负极板。在第3配置例中，负极板的数量为两个，正极板的数量为一个。这种情况下，在正极集电体的两面配置有正极活性物质层，并且仅在负极集电体的单面配置有负极活性物质层。在第3配置例中，将正极板和负极板配置为用两个负极板夹着一个正极板。
在正极板和负极板分别卷绕的情况下，可以在正极集电体的两面配置有正极活性物质层，并且可以在负极集电体的两面配置有负极活性物质层。
本公开的二次电池的种类没有特别限定，可以是镍氢二次电池，也可以是非水电解质二次电池。非水电解质二次电池的例子中包含锂二次电池和锂离子二次电池。
除了使用本公开所特有的结构以外，本公开的二次电池的构成要素(壳体、构成正极板的材料、构成负极板的材料以及其他构成要素等)没有特别限定。除了使用本公开所特有的结构以外，本公开的二次电池的构成要素可以应用公知的材料、公知的结构。以下例示本公开的二次电池为锂离子二次电池的情况下的构成要素，但本公开并不限定于以下的例示。
(正极板)
正极集电体的例子中包含由导电性材料(例如金属材料)制作的片状物(例如箔、网或冲孔片)等。构成正极集电体的金属材料的例子中包含铝、铝合金、钛、钛合金以及不锈钢等。正极集电体的厚度例如可以在5μm～300μm的范围内。
正极活性物质层包含正极活性物质，也可以根据需要包含其他物质(粘结剂、导电剂等)。正极活性物质的例子中包含可逆地吸藏和释放锂离子的物质。具体而言，正极活性物质的例子中包含含有锂的金属氧化物、锂-过渡金属磷酸化合物、锂-过渡金属硫酸化合物等。含有锂的金属氧化物的例子中包含锂过渡金属复合氧化物和锂-镍-钴-铝复合氧化物等。锂过渡金属复合氧化物的例子中包含锂-锰复合氧化物(例如LiMn2O4)、锂-镍复合氧化物(例如LiNiO2)、锂-钴复合氧化物(例如LiCoO2)以及将这些过渡金属元素的一部分置换为其他金属元素(典型金属元素和/或过渡金属元素)的复合氧化物等。
粘接剂的例子中包含氟树脂、聚丙烯腈、聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、聚烯烃树脂以及橡胶状聚合物等。氟树脂的例子中包含聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯等。粘接剂可以仅使用一种，也可以使用两种以上。
导电剂的例子中包含碳材料。用作导电剂的碳材料的例子中包含炭黑(乙炔黑、科琴黑等)、碳纳米管以及石墨。导电剂可以仅使用一种，也可以使用两种以上。
(负极板)
负极板包含负极集电体和负极活性物质层。负极集电体的一部分可以构成与作为端子发挥功能的壳体的局部(壳体主体或封口板)电连接的连接部。在该情况下，连接部通过焊接(例如超声波焊接)等与壳体的局部连接。
负极集电体的例子中包含由导电性材料(例如金属材料)制成的片状物(例如，箔、网或冲孔片)等。负极集电体的金属材料可以是不与锂形成合金和金属间化合物的材料。负极集电体的金属材料的例子中包含铜、镍、铁以及包含这些金属元素的合金(铜合金、不锈钢等)等。在优选的一例中，负极集电体的金属材料为铜或铜合金。负极集电体的厚度例如可以在5μm～300μm的范围内。
负极活性物质层包含负极活性物质，也可以根据需要包含其他物质(粘接剂、导电剂、增稠剂等)。负极活性物质的例子中包含可逆地吸藏和释放锂离子的物质。具体而言，负极活性物质的例子中包含碳材料、硅、硅化合物以及锂合金等。碳材料的例子中包含石墨、焦炭、石墨化中途碳、石墨化碳纤维和非晶质碳等。
粘接剂的例子中包含聚偏氟乙烯(PVDF)等氟树脂、聚丙烯酸甲酯、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物等丙烯酸树脂、丁苯橡胶、丙烯酸橡胶以及这些橡胶的改性体。导电剂的例子中包含在正极活性物质层的说明中例示的导电剂。增稠剂的例子中包含含有羧基的水溶性高分子(例如羧甲基纤维素)。
(分隔件)
分隔件的例子中包含具有离子透过性和绝缘性的片。此外，分隔件也可以是将包含具有离子透过性和绝缘性的片的多个片层叠而成的分隔件。分隔件具有用于将正极板与负极板绝缘所必需的尺寸。
分隔件也可以是微多孔膜、织布或无纺布。分隔件的材料的例子中包含具有绝缘性的高分子，具体而言，包含聚烯烃系高分子、聚酰胺系高分子、纤维素系高分子等。分隔件的厚度可以在5μm～200μm的范围内。
(非水电解质)
作为非水电解质，使用具有锂离子传导性的非水电解质。典型的非水电解质包含非水溶剂以及溶解于非水溶剂的锂离子和阴离子。非水电解质可以为液状，也可以为凝胶状。液状的非水电解质能够通过使锂盐溶解于非水溶剂来制备。通过使锂盐(锂离子与阴离子的盐)溶解于非水溶剂来生成锂离子和阴离子。
凝胶状的非水电解质包含液状的非水电解质和基质聚合物。例如使用吸收非水溶剂而凝胶化的聚合物材料来作为基质聚合物。这样的聚合物材料的例子中包含氟树脂、丙烯酸树脂以及聚醚树脂等。
锂盐的阴离子的例子中包含BF4 －、ClO4 －、PF6 －、CF3SO3 －、CF3CO2 －、酰亚胺类的阴离子、草酸络合物的阴离子等。
非水溶剂的例子中包含酯、醚、腈、酰胺及它们的卤素取代物(例如氟化物)等。非水电解质可以仅包含这些非水溶剂中的一种，也可以包含两种以上。
酯的例子中包含碳酸酯、羧酸酯等。环状碳酸酯的例子中包含碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸亚乙酯(FEC)等。链状碳酸酯的例子中包含碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等。环状羧酸酯的例子中包含γ-丁内酯、γ-戊内酯等。链状羧酸酯的例子中包含乙酸乙酯、丙酸甲酯、氟丙酸甲酯等。
非水电解质中的锂盐的浓度例如可以设为0.5mol/L～3.5mol/L的范围。在此，锂盐的浓度是解离的锂盐的浓度与未解离的锂盐的浓度的合计。非水电解质中的阴离子的浓度可以在0.5mol/L～3.5mol/L的范围内。
(壳体)
典型的壳体包含壳体主体、封口板以及配置于壳体主体与封口板之间的垫片。通常，壳体主体和封口板分别作为电极端子发挥功能。例如，在一般的硬币形的电池的情况下，壳体主体作为正极端子发挥功能，封口板作为负极端子发挥功能。壳体主体以及封口板分别能够使用金属(例如具有导电性的不锈钢)来形成。
以下，参照附图对本公开的二次电池的一例及其制造方法进行具体说明。以下说明的二次电池包含本公开的极板。以下说明的二次电池的构成要素能够基于上述记载进行变更。另外，也可以将以下说明的事项应用于上述的实施方式。此外，能够省略本公开的二次电池所非必需的构成要素。
(实施方式1)
图1中示意性地表示实施方式1的硬币形的二次电池的剖视图。图1的二次电池10包含硬币形的壳体20以及配置于壳体20内的电极组30和非水电解质(未图示)。壳体20包含有底圆筒形的壳体主体21、封口板22以及垫片23。壳体主体21由封口板22和垫片23封口。
图2中示出了电极组30的剖视图。图2是沿着重复单元41A和重复单元51B(参照图3A和图4A)以锯齿状相连的方向的截面。电极组30包含正极板40、负极板50以及配置于它们之间的一个分隔件60。正极板40、负极板50以及分隔件60分别折弯成锯齿状。正极活性物质层42和负极活性物质层52隔着分隔件60相对。
(正极板)
图3A示出将正极板40平坦地展开时的平面图，图3B示出图3A的线IIIB-IIIB的剖视图。另外，图3C示出正极集电体41的局部放大图。正极板40包含正极集电体41和配置于正极集电体41上的正极活性物质层42。
正电极集电体41包含连成一列的多个重复单元41A。图3A和图3C示出邻接的两个重复单元41A的边界41k。多个重复单位41A沿着一个方向PD相连。在各个重复单元41A上形成有正极活性物质层42。分别配置于多个重复单元41A上的正极活性物质层42相连。在电极组30中，正极集电体41和正极板40将邻接的两个重复单元41A的边界部41X(边界41k的周边部)全部作为折弯部而折弯。
一端的重复单元41A与连接部43相连。在图示的一例中，连接部43具有与一个重复单位41A大致相同的形状。连接部43是与壳体主体21连接的部分，例如通过焊接等与壳体主体21连接。在连接部43未配置正极活性物质层42。此外，只要能够将正极集电体41与壳体主体21电连接即可，连接部43的结构没有特别限定。如图2所示，连接部43与重复单元41A的边界部也作为折弯部被折弯。
参考图3C，一个重复单元41A包含呈八边形的八边形部41Aa和倒圆部41Ab。另外，在图3C中，对倒圆部41Ab标注有阴影线。由多个重复单元41A形成的形状具有将多个八边形部41Aa以邻接的两个八边形部41Aa共有两个顶点的方式连成一列，并且将该两个顶点处的外缘的角部倒圆的形状。角部被倒圆的部分为倒圆部41Ab。在图3C所示的一例中，角部以曲率半径R的曲线(圆弧)被倒圆。
当将正极集电体41平坦地展开时，边界部41X(折弯部)的外缘具有朝向边界部41X的内侧凸出的形状，并且由平滑的线构成。边界部41X的外缘没有角。边界部41X的外缘的切矢量不是不连续的，而是连续地变化。边界部41X的外缘的局部也可以是直线。
(负极板)
图4A示出将负极板50平坦地展开时的平面图，图4B示出图4A的线IVB-IVB的剖视图。另外，图4C示出负极集电体51的局部放大图。负极板50包含负极集电体51和配置于负极集电体51上的负极活性物质层52。
负极集电体51包含连成一列的多个重复单元51B。图4A和图4C示出邻接的两个重复单元51B的边界51k。多个重复单位51B沿着一个方向ND相连。在各个重复单元51B上形成有负极活性物质层52。分别配置于多个重复单元51B上的负极活性物质层52相连。在电极组30中，负极集电体51和负极板50将邻接的两个重复单元51B的边界部51Y(边界51k的周边部)全部作为折弯部而折弯。
一端的重复单元51B与连接部53相连。在图示的一例中，连接部53具有与一个重复单元51B大致相同的形状。连接部53是与封口板22连接的部分，例如通过焊接等与封口板22连接。在连接部53未配置负极活性物质层52。此外，只要能够将负极集电体51与封口板22电连接即可，连接部53的结构没有特别限定。如图2所示，连接部53与重复单元51B的边界部也作为折弯部被折弯。
参考图4C，一个重复单元51B包含八边形部51Ba和倒圆部51Bb。八边形部51Ba以及倒圆部51Bb分别具有与八边形部41Aa以及倒圆部41Ab相同的形状。因此，对于重复单元51B的形状省略说明。
正极集电体41和负极集电体51的成为折弯部的边界部X和Y的外缘由平滑的线构成。因此，即使在形成电极组30等时对边界部X和Y施加应力时，也能够抑制边界部X和Y损伤。另一方面，在该外缘存在角部的情况下，有时应力集中于该角部而集电体容易破损。
此外，正极板40和/或负极板50与壳体20接触时，可能发生短路。也可以在电极组30的周围配置用于防止这样的短路的绝缘构件(例如绝缘带)。
在实施方式1中，对构成电极组的正极板、负极板以及分隔件各仅为一个的情况进行了说明。但是，也可以是正极板和负极板中的一者仅为一个，另一者为两个。在该情况下，可以在仅一个的极板的两面形成活性物质层，在另两个极板各自的单面形成活性物质层。在这种情况下，可以使用两个分隔件。在只有一个正极板和两个负极板的情况下，可以是一个正极板、两个负极板以及两个分隔件按照负极集电体/负极活性物质层/分隔件/正极活性物质层/正极集电体/正极活性物质层/分隔件/负极活性物质层/负极集电体的顺序配置并折叠成锯齿状。同样地，在只有一个负极板和两个正极板的情况下，两个正极板、一个负极板以及两个分隔件可以按照正极集电体/正极活性物质层/分隔件/负极活性物质层/负极集电体/负极活性物质层/分隔件/正极活性物质层/正极集电体的顺序配置并折叠成锯齿状。在正极板(或负极板)的两面形成活性物质层的情况下，一个重复单元A(或一个重复单元B)包含正极集电体(或负极集电体)和配置于其两面的正极活性物质层(或负极活性物质层)。
(硬币形二次电池的制造方法)
对本实施方式的二次电池的制造方法的一例进行说明。以下，对实施方式1中说明的二次电池10的制造方法的一例进行说明。在以下说明的制造工序中，能够应用公知的技术。此外，本实施方式的二次电池的制造方法不限定于以下的制造方法。
首先，准备正极板40和负极板50。在正极板40的制作方法的一例中，首先，将构成正极活性物质层42的材料混合来制备正极合剂。接着，通过将该正极合剂涂布于要成为正极集电体41的导电性片(例如金属箔)上来形成正极活性物质层42。通过这样来制作正极板40。将正极板40和正极集电体41制作为具有上述结构(平面形状)。也可以在大面积的导电性片的规定的区域形成正极活性物质层42后，通过使用冲裁模具将导电性片和正极活性物质层42一起冲裁来制作正极板40。
在负极板50的制作方法的一例中，首先，将构成负极活性物质层52的材料混合来制备负极合剂。接着，通过将该负极合剂涂布于要成为负极集电体51的导电性片(例如金属箔)上来形成负极活性物质层52。通过这样来制作负极板50。将负极板50和负极集电体51制作为具有上述结构(平面形状)。也可以在大面积的导电性片的规定的区域形成负极活性物质层52后，通过使用冲裁模具将导电性片和负极活性物质层52一起冲裁来制作负极板50。
接下来，将正极板40、负极板50以及分隔件60配置为正极活性物质层42和负极活性物质层52隔着分隔件60相对。然后，通过将它们一起折弯成锯齿状来制作电极组30。此外，也可以将正极板40、负极板50以及分隔件60折弯后，将它们组合来制作电极组30。另外，在电极组30的制作中，也可以在折弯极板之前，将分隔件的至少一部分固定于正极板40或负极板50。通过预先固定分隔件，电极组的制作会变得容易。分隔件的固定能够通过上述方法进行。
另外，通过将封口板22嵌合于垫片23来形成嵌合体。接着，将连接部43与壳体主体21电连接。同样地，将连接部53与封口板22电连接。这些电连接例如能够通过焊接(超声波焊接等)来实施。此外，根据需要，在连接部的连接之前或之后，利用绝缘构件保护电极组30的周围。
然后将电极组30和非水电解质配置于封口板22和垫片23的嵌合体中。接着，配置壳体主体21以封住该嵌合体的开口部，在这之后，将壳体主体21的开口端弯曲咬合(日文：かしめ)而封口。这样，能够得到实施方式1的二次电池10。
此外，在电极组30为卷绕型的电极组的情况下，首先，以在正极板40与负极板50之间配置分隔件60的方式，将正极板40、负极板50以及分隔件60一起卷绕来制作卷绕体。在这之后，将卷绕体压扁而形成扁平形状。此时，以重复单元的边界部(倒圆部)成为扁平形状的折弯部的方式压扁卷绕体。如此，能够制作卷绕型的电极组30。
实施例
通过实施例对本公开进行更详细的说明。在该实施例中，制作具有与图1所示的二次电池10同样的构造的二次电池并进行评价。在该实施例中，制作集电体的形状不同的多种二次电池(电池A1～A6和C1)。以下对这些二次电池的制作和评价进行说明。
(电池A1)
在实施例1中，制作了具有与图1所示的二次电池10同样的构造的电池。重复单元A(相当于图3A的重复单元41A)的平面形状设为一边为2.5mm的大致正八边形。重复单元A的沿方向PD的长度LA和与方向PD垂直的宽度WA(参照图3C)分别为6mm。正极集电体具有将十五个正八边形连成一列并将邻接的两个正八边形的边界部的外缘的角部倒圆而成的形状。具体而言，将该角部以曲率半径R为1.0mm的曲线倒圆。负极集电体的重复单元B(相当于图4A的重复单元51B)的数量与重复单元A的数量相同。重复单元B的方向ND上的长度LB(参照图4C)与长度LA相同。另外，与方向ND垂直的宽度WB比宽度WA稍大。
通过将作为正极活性物质的锂钴氧化物(LiCoO2)、作为导电剂的乙炔黑和作为粘接剂的聚偏氟乙烯以锂钴氧化物：乙炔黑：聚偏氟乙烯＝9：0.1：0.1的质量比混合来制备构成正极活性物质层的正极合剂。正极集电体使用铝箔。通过在该正极集电体的单面涂布正极合剂来形成厚度55μm的正极活性物质层。此外，在十五个正八边形形状的部分中的一端的两个部分不配置活性物质层，作为用于焊接的连接部。即，配置有正极活性物质层的重复单元A的数量为十三。
通过将作为负极活性物质的石墨、作为增稠剂的羧甲基纤维素(CMC)以及作为粘接剂的丁苯橡胶(SBR)以石墨：CMC：SBR＝9：0.1：0.1的质量比混合来制备构成负极活性物质层的负极合剂。负极集电体使用铜箔。
对于分隔件，使用了由聚烯烃制的微多孔膜(厚度为14μm)。非水电解质通过使LiPF6溶解于非水溶剂来制备。通过将碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯以碳酸亚乙酯：碳酸丙烯酯：碳酸甲乙酯＝30：1：61的体积比混合来制备非水溶剂。
使用上述材料制备正极板和负极板。然后，制作正极板、负极板以及分隔件折弯成锯齿状的电极组(参照图2)。接着，使用该电极组、非水电解质以及硬币形的壳体，利用上述方法制作硬币形的非水电解质二次电池。所得到的二次电池的尺寸是外径为9.5mm、高度为2.0mm。另外，壳体的最内径为7.5mm。
(电池A2～A6)
电池A2～A6除了改变邻接的两个重复单元A的边界部的形状以外，以与电池A1同样的条件制作。具体而言，使将该边界部的外缘的角部倒圆的曲线的曲率在0.1mm～2.5mm的范围内变化。将各电池中使用的曲率示于后述的表1。
(电池C1)
电池C1除了没有将邻接的两个正八边形的边界部的外缘的角部倒圆以外，以与电池A1同样的条件制作。
(制作电极组时的成品率评价)
将上述电池A1～A6以及C1的电极组分别制作10个。然后，确认正极集电体和负极集电体各自的通电状态，由此评价集电体是否损坏，即，如果不能通电则判断为不合格品，如果能够通电则判断为合格品。然后，由电极组的制作数量和合格品的数量求出成品率(％)。成品率由下式表示。
成品率(％)＝100×(合格品的数量)/(制作数量)
(充放电试验)
对上述电池A1～A6以及C1进行充放电循环试验。充电工序通过以6mA的电流值充电至电池电压为4.35V后，施加4.35V的恒定电压至电流值为0.5mA来进行。放电工序通过以6mA的电流值放电至电池电压成为3.0V来进行。将由一次充电工序和一次放电工序构成的充放电循环作为一个循环，反复进行充放电。然后，评价电池容量达到初期电池容量的80％为止的充放电循环次数n。此外，对于在经过了1000次循环的阶段电池容量大于初始电池容量的80％的电池(电池A3、A1、A4、A5、A6)，将表1的充放电循环次数n设为1000。将评价结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0003848796640000181
如表1所示，与没有倒圆部的电池C1相比，边界部的角部被倒圆的电池A1～A6的电极组的成品率较高，充放电循环次数较多。在曲率半径处于0.3mm～2.5mm的范围的情况下，电极组的成品率特别高，充放电循环次数特别多。
产业上的可利用性
本公开能够利用于极板和硬币形二次电池。
附图标记说明
10、二次电池；20、壳体；40、正极板；41、正极集电体；41A、51B、重复单元；41Aa、51Ba、八边形部(多边形部)；41Ab、51Bb、倒圆部；41k、51k、边界；41X、51Y、边界部；42、正极活性物质层；50、负极板；51、负极集电体；52、负极活性物质层；60、分隔件。

Claims (8)

1.一种极板，其包含集电体和配置于所述集电体上的活性物质层，其中，
所述集电体包含连成一列的多个重复单元，
在所述多个重复单元上分别配置有所述活性物质层，
所述集电体的外缘中的邻接的两个所述重复单元的边界部的外缘具有朝向所述边界部的内侧凸出的形状，并且由平滑的线构成，
所述多个重复单元分别为大致圆形或大致多边形。
2.根据权利要求1所述的极板，其中，
所述多个重复单元具有将多个多边形以邻接的两个多边形共有两个顶点的方式连成一列并且将所述两个顶点处的外缘的角部倒圆的形状。
3.一种硬币形二次电池，其包含硬币形的壳体以及配置于所述壳体内的正极板和负极板，其中，
所述正极板包含正极集电体和配置于所述正极集电体上的正极活性物质层，
所述负极板包含负极集电体和配置于所述负极集电体上的负极活性物质层，
所述正极集电体包含连成一列的多个重复单元(A)，
所述负极集电体包含连成一列的多个重复单元(B)，
在所述多个重复单元(A)上分别配置有所述正极活性物质层，
在所述多个重复单元(B)上分别配置有所述负极活性物质层，
所述正极板和所述负极板被配置为所述正极活性物质层与所述负极活性物质层相对，
所述正极集电体将邻接的两个所述重复单元(A)的边界部(X)作为折弯部而折弯，
所述负极集电体将邻接的两个所述重复单元(B)的边界部(Y)作为折弯部而折弯，
在将所述正极集电体平坦地展开时，所述正极集电体的外缘中的所述边界部(X)的外缘具有朝向所述边界部(X)的内侧凸出的形状，并且由平滑的线构成，
在将所述负极集电体平坦地展开时，所述负极集电体的外缘中的所述边界部(Y)的外缘具有朝向所述边界部(Y)的内侧凸出的形状，并且由平滑的线构成，
所述多个重复单元(A)和所述多个重复单元(B)分别为大致圆形或大致多边形。
4.根据权利要求3所述的硬币形二次电池，其中，
在将所述正极集电体平坦地展开时，所述多个重复单元(A)具有将多个第1多边形以邻接的两个所述第1多边形共有两个顶点的方式连成一列并且将所述两个顶点处的外缘的角部倒圆的形状，
在将所述负极集电体平坦地展开时，所述多个重复单元(B)具有将多个第2多边形以邻接的两个所述第2多边形共有两个顶点的方式连成一列并且将所述两个顶点处的外缘的角部倒圆的形状，
所述第1多边形的边的数量与所述第2多边形的边的数量相同。
5.根据权利要求3或4所述的硬币形二次电池，其中，
所述边界部(X)的外缘和所述边界部(Y)的外缘分别被以曲率半径处于0.3mm～2.0mm的范围的曲线倒圆。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的硬币形二次电池，其中，
该硬币形二次电池还包含配置于所述正极板和所述负极板之间的分隔件以及配置于所述壳体内的非水电解质。
7.根据权利要求3～6中任一项所述的硬币形二次电池，其中，
所述正极板和所述负极板分别折弯成锯齿状或分别卷绕。
8.根据权利要求3～6中任一项所述的硬币形二次电池，其中，
所述正极板和所述负极板分别折弯成锯齿状，
所述正极活性物质层仅配置于所述正极集电体的单面和/或所述负极活性物质层仅配置于所述负极集电体的单面。
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